无粘结预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能试验研究

发布时间：2017-08-17 03:27

  本文关键词：无粘结预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能试验研究

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【摘要】：无粘结预应力混凝土框架结构凭借其优良的受力性能、简便的施工方式及合理的建造成本,近些年己在愈来愈多的工程领域中得到了广泛应用。无粘结预应力钢绞线与混凝土不产生接触,在外部荷载作用下,无粘结预应力钢绞线在结构内部处于无粘结状态,能够与周围混凝土产生相对滑移。在结构的局部初始破坏发生后,无粘结预应力混凝土框架结构的受力机制及破坏形态将有别于普通钢筋混凝土结构。目前,对无粘结预应力混凝土框架结构抗连续倒塌性能的研究尚未见诸文献,对其开展相关研究具有重要的科研价值及工程意义。本文以非预应力筋配筋率、预应力张拉应力及跨高比为主要变量,设计制作了8个钢筋混凝土梁柱子结构试件,其中2个为普通钢筋混凝土试件,剩余6个为无粘结预应力混凝土试件,通过开展拟静力push-down试验,研究无粘结预应力钢筋混凝土结构抗连续倒塌性能及主要抗力机制。同时,通过将各试件的试验数据对比分析,研究了均布荷载作用、无粘结预应力作用、非预应力筋配筋率、预应力张拉应力及跨高比对试件抗连续倒塌性能的影响规律。主要结论如下：1、在均布荷载作用下,普通钢筋混凝土梁柱子结构边柱梁端的破坏程度加重,中柱的破坏程度相应得以减轻,并最终由于边柱梁端顶部的纵向钢筋断裂而发生破坏,破坏瞬间中柱会产生较大位移,试件在加载过程中发展形成曲线型悬索机制。2、钢绞线在结构倒塌过程中被不断拉伸,预应力作用及其竖向分量不断增大,一方面提高了结构在倒塌各阶段的承载能力,改善了结构的抗连续倒塌性能,另一方面,由于钢绞线的曲线布筋方式,梁柱子结构边柱的破坏程度得到减轻,中柱区域的破坏程度则趋于加重,纵向受拉钢筋断裂大多发生在中柱梁端底部,钢绞线的牵引使得试件在钢筋断裂后未产生明显变形,试件在悬索作用阶段发展形成直线型的悬索机制。3、非预应力筋配筋率能显著减轻外部荷载作用下梁柱子结构的破坏程度,对结构的承载能力和变形能力存在较大影响。预应力张拉应力的增大会导致子结构中柱局部破坏加重,但就整体而言,张拉控制应力对结构的承载能力和变形能力影响不大。跨高比对梁柱子结构的刚度影响较大,跨度增大能够提高结构在钢筋断裂时的变形能力,但亦使得承载能力降低。4、无粘结预应力作用下,结构在悬索作用阶段的承载能力远高于其在塑性阶段的承载能力,导致无粘结预应力结构的动力放大系数DIF接近甚至大于GSA建议的一般认为保守的取值“2.0”。此外,无粘结预应力对结构抗倒塌动力性能的影响不如其拟静力性能明显。
【关键词】：连续倒塌 无粘结预应力 均布荷载 抗力机制
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU378.4;TU312.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 引言12-24
• 1.1 建筑结构的连续倒塌问题12-13
• 1.2 标志连续倒塌事件13-16
• 1.2.1 Ronan Point公寓倒塌事故13-14
• 1.2.2 Alfred P.Murrah大楼倒塌事故14-15
• 1.2.3 世贸大厦倒塌事故15-16
• 1.3 研究现状16-22
• 1.3.1 国外研究现状16-20
• 1.3.2 国内研究现状20-22
• 1.4 研究内容22-24
• 第二章 试件设计及试验方案24-39
• 2.1 目的概述24-26
• 2.2 试件设计26-32
• 2.3 材料性能32-33
• 2.3.1 混凝土力学性能32-33
• 2.3.2 钢筋力学性能33
• 2.4 试验装置33-35
• 2.5 量测方案35-36
• 2.6 加载方案36-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 试验过程及结果39-73
• 3.1 试件B1试验过程39-45
• 3.1.1 试件B1受力过程描述39-41
• 3.1.2 试件B1分阶段受力特征分析41-45
• 3.2 试件B2试验过程45-48
• 3.2.1 试件B2受力过程概述45-47
• 3.2.2 试件B2受力过程对比47-48
• 3.3 试件B3试验过程48-52
• 3.3.1 试件B3受力过程概述48-50
• 3.3.2 试件B3受力过程对比50-52
• 3.4 试件B4试验过程52-55
• 3.4.1 试件B4受力过程概述52-54
• 3.4.2 试件B4受力过程对比54-55
• 3.5 试件B5试验过程55-59
• 3.5.1 试件B5受力过程概述55-57
• 3.5.2 试件B5受力过程对比57-59
• 3.6 试件B6试验过程59-62
• 3.6.1 试件B6受力过程概述59-61
• 3.6.2 试件B6受力过程对比61-62
• 3.7 试件B7试验过程62-66
• 3.7.1 试件B7受力过程描述62-64
• 3.7.2 试件B7分阶段受力过程分析64-66
• 3.8 试件B8试验过程66-69
• 3.8.1 试件B8受力过程概述66-68
• 3.8.2 试件B8分阶段受力过程分析68-69
• 3.9 试验结果汇总69-71
• 3.10 本章小结71-73
• 第四章 试验结果分析73-110
• 4.1 均布重物荷载的影响73-77
• 4.1.1 对裂缝开展及破坏形态的影响74-75
• 4.1.2 对抗力机制的影响75-76
• 4.1.3 对极限变形的影响76-77
• 4.2 无粘结预应力的影响77-87
• 4.2.1 对裂缝发展及破坏形态的影响77-79
• 4.2.2 对承载能力的影响79-85
• 4.2.3 对抗力机制的影响85-86
• 4.2.4 对变形能力的影响86-87
• 4.3 非预应力筋配筋率的影响87-89
• 4.3.1 对裂缝开展及破坏形态的影响87-88
• 4.3.2 对承载能力的影响88
• 4.3.3 对变形能力的影响88-89
• 4.4 张拉应力的影响89-92
• 4.4.1 对裂缝开展及破坏形态的影响89-90
• 4.4.2 对承载能力的影响90-92
• 4.4.3 对变形能力的影响92
• 4.5 跨高比的影响92-94
• 4.5.1 对裂缝开展及破坏形态的影响92-93
• 4.5.2 对承载能力的影响93-94
• 4.5.3 对变形能力的影响94
• 4.6 动力分析94-99
• 4.7 承载能力计算99-108
• 4.7.1 预应力贡献比值99-103
• 4.7.2 塑性阶段承载能力计算103-105
• 4.7.3 悬索阶段承载能力计算105-108
• 4.8 本章小结108-110
• 第五章 结论与展望110-112
• 5.1 本文主要结论110-111
• 5.2 研究展望111-112
• 参考文献112-118
• 致谢118-119
• 攻读硕士学位期间论文发表情况119

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本文编号：686942